一种水轮机导叶开度与接力器行程的关系辨识方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水轮机导叶开度与接力器行程的关系辨识方法及装置，该方法包括：通过真机测试获得水轮发电机组在不同接力器行程下的有功功率，并对构建的接力器行程与有功功率曲线进行换算处理，得到接力器行程与水轮机单位力矩关系；根据水轮机模型综合特性曲线获取不同导叶开度下的水轮机力矩特性曲线，并对水轮机力矩特性曲线进行插值处理，得到导叶开度与水轮机单位力矩关系；根据接力器行程与水轮机单位力矩关系和导叶开度与水轮机单位力矩关系，获取导叶开度与接力器行程关系。本发明专利技术采用真机测试和模型综合特性曲线计算的方法，可以快速、简便地得到准确的导叶开度与接力器行程关系，为调节系统的建模仿真提供准确的边界条件。确的边界条件。确的边界条件。

【技术实现步骤摘要】
一种水轮机导叶开度与接力器行程的关系辨识方法及装置


[0001]本专利技术涉及水轮机
，尤其涉及一种水轮机导叶开度与接力器行程的关系辨识方法及装置。

技术介绍

[0002]随着我国新型电力系统的构建，大规模新能源并入电网后电网调峰、调频压力增加，常规水轮发电机组具有调节灵活、响应迅速的特点，提升水轮发电机组的调节能力对新型电力系统下电网的安全稳定及新能源的消化吸纳意义重大。水轮机的核心是水轮机调速器，水轮机调速器通过采集接力器行程信号进行计算后输出导叶开度的目标调节值，通过电液转换、液压放电等环节后驱动导叶接力器，调节导叶开度从而改变水轮机的出力。水轮机调速器只能采集接力器行程信号，最终需要通过调节导叶开度来调节水轮机的流量和处理，由于结构部件的影响，接力器行程与导叶开度具有明显的非线性关系，因此准确得到导叶开度与接力器行程关系对水轮机调速系统的建模仿真和控制策略的优化具有非常重要的意义。
[0003]目前在水轮机调速系统的建模仿真中往往没有考虑接力器行程与导叶开度关系，导致无法准确仿真模拟水轮机调速系统的特性，影响了水轮机调速系统的动态特性实测以及甩负荷过渡过程计算的精度。目前要获得准确的接力器行程与导叶开度关系，往往采用现场对接力器行程和导叶开度进行实测，需要等到水轮发电机组检修期间将流道内水流排空后，人员进入机组内部人工测量，耗费大量的人力物力，并且受人为因素的影响测量结果误差较大。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术提供一种水轮机导叶开度与接力器行程的关系辨识方法及装置，以解决采用现场测量接力器行程和导叶开度，需停机检修，耗时耗力，测量准确度低的问题。
[0005]基于上述目的，本专利技术提供一种水轮机导叶开度与接力器行程的关系辨识方法，包括：
[0006]通过真机测试获得水轮发电机组在不同接力器行程下的发电机有功功率，并构建接力器行程与发电机有功功率曲线；
[0007]对所述接力器行程与发电机有功功率曲线进行换算处理，得到接力器行程与水轮机单位力矩关系；
[0008]根据水轮机模型综合特性曲线获取不同导叶开度下的水轮机力矩特性曲线；
[0009]根据不同所述接力器行程下的水轮机单位力矩对所述水轮机力矩特性曲线进行插值处理，得到导叶开度与水轮机单位力矩关系；
[0010]根据所述接力器行程与水轮机单位力矩关系和所述导叶开度与水轮机单位力矩关系，获取导叶开度与接力器行程关系。
[0011]优选地，所述对所述接力器行程与发电机有功功率曲线进行换算处理，得到接力器行程与水轮机单位力矩关系，包括：
[0012]获取发电机效率曲线，从所述发电机效率曲线获取不同工况下的发电机效率；
[0013]将所述发电机效率输入预设的水轮机出力换算模型，得到所述发电机有功功率对应的水轮机出力；
[0014]根据预设的力矩与出力换算模型和预设的单位力矩换算模型，获取不同所述接力器行程下的水轮机单位力矩，并构建接力器行程与水轮机单位力矩关系。
[0015]优选地，所述水轮机出力换算模型为：
[0016][0017]其中，P为所述水轮机出力，W为所述发电机有功功率，η为所述发电机效率；
[0018]所述力矩与出力换算模型为：
[0019][0020]其中，M为所述水轮机力矩，R
w
为水轮机转速；
[0021]所述单位力矩换算模型为：
[0022][0023]其中，M
11
为所述水轮机单位力矩，D为所述水轮机的转轮直径，H为所述水轮机的水头工况。
[0024]优选地，所述根据水轮机模型综合特性曲线获取不同导叶开度下的水轮机力矩特性曲线，包括：
[0025]获取水轮机模型综合特性曲线；
[0026]从所述水轮机模型综合特性曲线上沿不同导叶等开度线，获取所述水轮机的单位流量、单位转速和工况点效率，并构建单位流量矩阵、单位转速矩阵和工况点效率矩阵；
[0027]将所述单位流量矩阵、所述单位转速矩阵和所述工况点效率矩阵输入预设的单位力矩转换模型，以获取所述水轮机的单位力矩矩阵；
[0028]根据所述单位转速矩阵和所述单位力矩矩阵，构建水轮机力矩特性曲线。
[0029]优选地，所述单位力矩转换模型为：
[0030][0031]其中，M
ij
为所述水轮机的单位力矩矩阵，Q
ij
为所述单位流量矩阵，R
ij
为所述单位转速矩阵，η
ij
为所述工况点效率矩阵，λ为转换系数。
[0032]优选地，所述根据不同所述接力器行程下的水轮机单位力矩对所述水轮机力矩特性曲线进行插值处理，得到导叶开度与水轮机单位力矩关系，包括：
[0033]根据真机测试获得的水轮机单位力矩，在水轮机力矩特性曲线中插值得到不同导叶等开度线对应的目标单位转速矩阵；
[0034]计算真机测试在水头工况下的目标单位转速；
[0035]根据所述目标单位转速和所述目标单位转速矩阵，插值得到所述水轮机单位力矩
对应的导叶开度，并构建导叶开度与水轮机单位力矩关系。
[0036]优选地，所述目标单位转速的计算公式为：
[0037][0038]其中，R1′1为所述目标单位转速，R
d
为所述水轮发电机组的转速，D为所述水轮机的转轮直径，H为所述水轮机的水头工况。
[0039]此外，本专利技术还提供一种水轮机导叶开度与接力器行程的关系辨识装置，包括：
[0040]真机测试模块，用于通过真机测试获得水轮发电机组在不同接力器行程下的发电机有功功率，并构建接力器行程与发电机有功功率曲线；
[0041]换算处理模块，用于对所述接力器行程与发电机有功功率曲线进行换算处理，得到接力器行程与水轮机单位力矩关系；
[0042]特性曲线获取模块，用于根据水轮机模型综合特性曲线获取不同导叶开度下的水轮机力矩特性曲线；
[0043]插值处理模块，用于根据不同所述接力器行程下的水轮机单位力矩对所述水轮机力矩特性曲线进行插值处理，得到导叶开度与水轮机单位力矩关系；
[0044]关系辨识模块，用于根据所述接力器行程与水轮机单位力矩关系和所述导叶开度与水轮机单位力矩关系，获取导叶开度与接力器行程关系。
[0045]优选地，所述换算处理模块包括：
[0046]曲线处理子模块，用于获取发电机效率曲线，从所述发电机效率曲线获取不同工况下的发电机效率；
[0047]出力换算子模块，用于将所述发电机效率输入预设的水轮机出力换算模型，得到所述发电机有功功率对应的水轮机出力；
[0048]单位力矩换算子模块，用于根据预设的力矩与出力换算模型和预设的单位力矩换算模型，获取不同所述接力器行程下的水轮机单位力矩，并构建接力器行程与水轮机单位力矩关系。
[0049]优选地，所述特性曲线获取模块包括：
[0050]综合特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水轮机导叶开度与接力器行程的关系辨识方法，其特征在于，包括：通过真机测试获得水轮发电机组在不同接力器行程下的发电机有功功率，并构建接力器行程与发电机有功功率曲线；对所述接力器行程与发电机有功功率曲线进行换算处理，得到接力器行程与水轮机单位力矩关系；根据水轮机模型综合特性曲线获取不同导叶开度下的水轮机力矩特性曲线；根据不同所述接力器行程下的水轮机单位力矩对所述水轮机力矩特性曲线进行插值处理，得到导叶开度与水轮机单位力矩关系；根据所述接力器行程与水轮机单位力矩关系和所述导叶开度与水轮机单位力矩关系，获取导叶开度与接力器行程关系。2.根据权利要求1所述的水轮机导叶开度与接力器行程的关系辨识方法，其特征在于，所述对所述接力器行程与发电机有功功率曲线进行换算处理，得到接力器行程与水轮机单位力矩关系，包括：获取发电机效率曲线，从所述发电机效率曲线获取不同工况下的发电机效率；将所述发电机效率输入预设的水轮机出力换算模型，得到所述发电机有功功率对应的水轮机出力；根据预设的力矩与出力换算模型和预设的单位力矩换算模型，获取不同所述接力器行程下的水轮机单位力矩，并构建接力器行程与水轮机单位力矩关系。3.根据权利要求2所述的水轮机导叶开度与接力器行程的关系辨识方法，其特征在于，所述水轮机出力换算模型为：其中，P为所述水轮机出力，W为所述发电机有功功率，η为所述发电机效率；所述力矩与出力换算模型为：其中，M为所述水轮机力矩，R
w
为水轮机转速；所述单位力矩换算模型为：其中，M
11
为所述水轮机单位力矩，D为所述水轮机的转轮直径，H为所述水轮机的水头工况。4.根据权利要求1所述的水轮机导叶开度与接力器行程的关系辨识方法，其特征在于，所述根据水轮机模型综合特性曲线获取不同导叶开度下的水轮机力矩特性曲线，包括：获取水轮机模型综合特性曲线；从所述水轮机模型综合特性曲线上沿不同导叶等开度线，获取所述水轮机的单位流量、单位转速和工况点效率，并构建单位流量矩阵、单位转速矩阵和工况点效率矩阵；将所述单位流量矩阵、所述单位转速矩阵和所述工况点效率矩阵输入预设的单位力矩转换模型，以获取所述水轮机的单位力矩矩阵；
根据所述单位转速矩阵和所述单位力矩矩阵，构建水轮机力矩特性曲线。5.根据权利要求4所述的水轮机导叶开度与接力器行程的关系辨识方法，其特征在于，所述单位力矩转换模型为：其中，M
ij
为所述单位力矩矩阵，Q
ij
为所述单位流量矩阵，R
ij
为所述单位转速矩阵，η
ij
为所述工况点效率矩阵，λ为转换系数。6.根据权利要求1所述的水轮机导叶开度与接力器行程的关系辨识方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：付亮，万元，潘平衡，时志能，张新华，王佩，王伟，胡靖远，
申请(专利权)人：五凌电力有限公司，
类型：发明
国别省市：